現(xiàn)代通信技術(shù)在高速公路機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

康 磊

（中鐵十二局集團(tuán)電氣化工程有限公司，天津 300308）

0 引 言

高速公路作為我國(guó)重要的交通運(yùn)輸載體，在整個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中都具有重要的作用。高速公路的機(jī)電系統(tǒng)保障了交通運(yùn)輸?shù)陌踩€(wěn)定性，通過(guò)智能化的通信技術(shù)應(yīng)用，提高高速公路的機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)輸效率，保障機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)作的穩(wěn)定性，對(duì)于交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。借助通信技術(shù)能夠極大程度上發(fā)揮高速公路機(jī)電系統(tǒng)的時(shí)效性優(yōu)勢(shì)，提高高速公路的使用效率。在科技發(fā)展的同時(shí)，現(xiàn)代通信技術(shù)越來(lái)越成熟，在高速公路機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)也比較明顯，值得相關(guān)人員深入探討與研究。

1 現(xiàn)代通信技術(shù)的特征分析

1.1 交互性

從目前現(xiàn)代通信技術(shù)的整體發(fā)展角度來(lái)看，通信技術(shù)發(fā)展過(guò)程中呈現(xiàn)出多樣化的特征。其中，交互性是通信技術(shù)的典型特征。通信技術(shù)在實(shí)際的高速公路機(jī)電系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中體現(xiàn)出交互性較強(qiáng)的特征，交互性技術(shù)的發(fā)展為通信技術(shù)的綜合應(yīng)用奠定了重要的基礎(chǔ)。交互性主要指的是通信系統(tǒng)中人與系統(tǒng)之間的交互控制能力，操作人員可以應(yīng)用通信終端進(jìn)行全過(guò)程的控制。通過(guò)通信技術(shù)的交互操作方式，操作人員可以了解整個(gè)公路系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)作情況。例如在觀看屏幕文字時(shí)，可以調(diào)閱這段文字的背景材料，包括圖片、視頻、音頻等，對(duì)整個(gè)事件有一個(gè)全面直觀的了解[1]。

1.2 同步性

通信技術(shù)應(yīng)用于高速公路的機(jī)電系統(tǒng)中呈現(xiàn)出同步性較優(yōu)的發(fā)展特征，可以確保不同媒體之間的相互配合和協(xié)調(diào)工作。整個(gè)媒體之間的信息傳輸相對(duì)來(lái)說(shuō)較快，需同步信息傳輸，確保傳輸?shù)臏?zhǔn)確度和效率，這些都可以在同步聯(lián)系的狀態(tài)下進(jìn)行。不同類型的媒體通過(guò)通信技術(shù)可以達(dá)到同步交流的效果，減少交流障礙。在多媒體終端通信上，保持各個(gè)媒體信息的同步。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，在多媒體通信終端上呈現(xiàn)出高速公路運(yùn)作的圖像、聲音、文本等信息，將這些圖片、聲音、文字同步起來(lái)構(gòu)成一個(gè)完整的信息體系呈現(xiàn)給工作人員，工作人員可以利用多媒體通信系統(tǒng)同步性實(shí)現(xiàn)高速公路的多方面監(jiān)管工作。此外，信息同步與否影響著高速公路的運(yùn)作效率、監(jiān)管效率，對(duì)高速公路的機(jī)電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)作也存在一定影響[2]。

1.3 集成性

集成性作為現(xiàn)代通信技術(shù)呈現(xiàn)出來(lái)的一大顯著特征，通過(guò)將視頻、聲音、文字等不同的信息方式結(jié)合起來(lái)，呈現(xiàn)出多媒體信息發(fā)展的數(shù)字化趨勢(shì)。在目前的通信技術(shù)發(fā)展背景下，高速公路的機(jī)電系統(tǒng)通信技術(shù)通過(guò)硬件、軟件技術(shù)的支持可以達(dá)到更好的信息處理效果，提高了公路機(jī)電系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的綜合效率。利用通信系統(tǒng)的集成性，可以對(duì)數(shù)據(jù)信息、多媒體信息、腳本信息以及特定的應(yīng)用信息進(jìn)行儲(chǔ)存、處理及應(yīng)用，提高信息傳遞的效率，減少傳送的時(shí)間。

2 現(xiàn)代通信技術(shù)在高速公路機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 GPS無(wú)線技術(shù)應(yīng)用

全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）在高速公路的日常運(yùn)作過(guò)程中起到了重要的作用。高速公路作為一種專供汽車高速行駛的現(xiàn)代化高級(jí)公路，涉及到導(dǎo)航定位問(wèn)題，而通過(guò)GPS系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)更安全、準(zhǔn)確的導(dǎo)航，方便大眾出行或者交通貨物的運(yùn)輸，提供了便捷的服務(wù)。將GPS應(yīng)用于高速公路的機(jī)電系統(tǒng)中，深受人們的青睞。在目前高速公路大力發(fā)展建設(shè)的背景下，高速公路越來(lái)越復(fù)雜，種類越來(lái)越多，人流量、車流量速度增長(zhǎng)較快，高速公路經(jīng)常出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象，存在比較嚴(yán)重的安全隱患問(wèn)題[3]。而針對(duì)這些常見(jiàn)的高速公路運(yùn)作問(wèn)題，都可通過(guò)GPS無(wú)線信息傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用為司機(jī)提供準(zhǔn)確的道路信息，建立全新的交通指揮監(jiān)控系統(tǒng)，保證高速公路的安全運(yùn)作。針對(duì)高速公路擁堵的路段，可以及時(shí)發(fā)布有效信息，幫助司機(jī)避開擁堵路段，營(yíng)造一個(gè)安全暢通的環(huán)境。受供電、資金等多方面因素的影響，傳統(tǒng)的高速公路監(jiān)控并不夠完善。GPS系統(tǒng)的綜合應(yīng)用相對(duì)來(lái)說(shuō)投入成本較低，而且提高了綜合的信息傳輸效率，保障了高速公路機(jī)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)作。

2.2 ITS技術(shù)和微波雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用

智能運(yùn)輸系統(tǒng)（Intelligent Transportation Systems，ITS）技術(shù)整合了先進(jìn)的信息技術(shù)、通信傳輸技術(shù)、電子控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)智能處理技術(shù)，將其應(yīng)用于整個(gè)交通運(yùn)輸管理體系中，可以應(yīng)對(duì)目前復(fù)雜的交通運(yùn)輸環(huán)境，為用戶提供高效、精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)的綜合運(yùn)輸管理信息。該技術(shù)在整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用廣泛，可以為較多的司乘人員提供重要的實(shí)時(shí)信息和導(dǎo)航信息，保障了出行的安全，提高了高速公路的運(yùn)作效率。目前，高速公路中的電子收費(fèi)系統(tǒng)就屬于ITS技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要方面。利用車載的電子標(biāo)簽與安裝在路側(cè)或者門架上的微波天線完成汽車的信息交換，中心控制計(jì)算機(jī)可以根據(jù)電子標(biāo)簽中儲(chǔ)存的信息識(shí)別出道路的使用者，然后從道路使用者所綁定的銀行卡中扣取通行費(fèi)用，一定程度上提高了高速公路收費(fèi)站處理效率[4]。除此之外，計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)也屬于ITS的一個(gè)重要應(yīng)用。針對(duì)公路、橋梁超載問(wèn)題，進(jìn)行車輛重量的測(cè)量，從行政管理的角度控制車輛超載問(wèn)題。

微波雷達(dá)技術(shù)可準(zhǔn)確檢測(cè)車速、平均速度、車流量、車型、車道占有率、車頭時(shí)距、交通擁堵情況以及車輛逆行狀況等交通基本信息。圖1為交通流量監(jiān)測(cè)雷達(dá)檢測(cè)示意圖，如圖2為廣域多目標(biāo)雷達(dá)檢測(cè)示意圖。

圖1 TBR-540交通流量監(jiān)測(cè)雷達(dá)檢測(cè)示意圖

圖2 WTR-470廣域多目標(biāo)雷達(dá)檢測(cè)示意圖

其中，TBR-540雷達(dá)監(jiān)測(cè)主要測(cè)車流量。而WTR-470與WTR-422采用了毫米技術(shù)，深度測(cè)量車輛信息，可進(jìn)行車輛實(shí)時(shí)狀態(tài)跟蹤，抗干擾能力強(qiáng)。表1為3種雷達(dá)監(jiān)測(cè)的參數(shù)比較。

表1 TBR-540、WTR-470與WTR-422的參數(shù)比較

2.3 數(shù)字地圖技術(shù)的應(yīng)用

在數(shù)字化發(fā)展的背景下，數(shù)據(jù)信息處理方式一定程度上朝著數(shù)字化的方向不斷發(fā)展。數(shù)字地圖技術(shù)主要以網(wǎng)絡(luò)分布式為主，利用數(shù)字地圖技術(shù)的指向性功能，方便駕駛?cè)藛T的道路查詢。目前一些新能源汽車采用了高速公路全覆蓋的車用產(chǎn)品，這些都離不開高精準(zhǔn)度的電子地圖數(shù)據(jù)[5]。高精準(zhǔn)度的電子地圖可以將精準(zhǔn)度控制在厘米級(jí)別，幫助實(shí)現(xiàn)智慧駕駛。在道路交通情況良好時(shí)，通過(guò)無(wú)人駕駛模式實(shí)現(xiàn)障礙避讓、車燈控制、模式選擇等精準(zhǔn)度的控制。此外，數(shù)字地圖幫助車輛識(shí)別高速公路的限速、交通規(guī)則、虛實(shí)線等，這對(duì)于智慧交通行業(yè)的發(fā)展來(lái)說(shuō)有著重要的意義。

2.4 視頻監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用

我國(guó)的高速公路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要以集成調(diào)度系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)為主，根據(jù)調(diào)度機(jī)的實(shí)際情況將監(jiān)控內(nèi)容傳輸給管理者。相對(duì)來(lái)說(shuō)，通過(guò)直接查詢某一個(gè)路段的攝像頭監(jiān)控內(nèi)容，可以及時(shí)了解實(shí)時(shí)的突發(fā)情況，并及時(shí)進(jìn)行處理。此外，點(diǎn)擊分機(jī)號(hào)碼，操作人員就可以在指揮室中掌控與了解各個(gè)高速公路路段的現(xiàn)場(chǎng)情況。通過(guò)現(xiàn)代化通信技術(shù)與視頻監(jiān)控技術(shù)的有效聯(lián)動(dòng)，幫助高速公路工作人員及時(shí)掌控現(xiàn)場(chǎng)的高速公路運(yùn)作情況，在較短的時(shí)間內(nèi)了解交通堵塞的原因，并且采用對(duì)應(yīng)的應(yīng)急方案，從根本上提高處理交通事故的效率。

2.5 綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)的應(yīng)用

目前，綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高速公路的機(jī)電系統(tǒng)。同步數(shù)字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）數(shù)字傳輸系統(tǒng)可以為用戶提供數(shù)字道路數(shù)據(jù)傳播，音頻數(shù)據(jù)通路等多種數(shù)字信號(hào)和接口，可幫助高速公路工作人員掌控沿線的視頻監(jiān)控、圖像數(shù)據(jù)以及收費(fèi)數(shù)據(jù)等，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的數(shù)據(jù)控制。此外，綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)的有效應(yīng)用使高速公路相關(guān)部門可以進(jìn)行數(shù)字程控交換，在發(fā)生突發(fā)情況時(shí)及時(shí)聯(lián)系到各個(gè)負(fù)責(zé)部門進(jìn)行處理。

3 結(jié) 論

綜上所述，隨著通信技術(shù)的發(fā)展，將通信技術(shù)應(yīng)用于高速公路的機(jī)電系統(tǒng)有著重要的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于高速公路的安全運(yùn)作和突發(fā)情況處理來(lái)說(shuō)，通過(guò)綜合應(yīng)用通信技術(shù)，技術(shù)操作人員可在最短的時(shí)間內(nèi)解決實(shí)際問(wèn)題，掌控高速公路的實(shí)時(shí)情況，保障交通運(yùn)輸?shù)捻槙澈头€(wěn)定發(fā)展。